普通物理实验（上）

Experiment ofGeneral Physics

主撰：刘如军审核：批准：

一、课程基本信息

二、课程性质与目的

本课程是学生进行科学实验、研究基本训练的必修课程，是一门独立的基础课程，是一系列后继科学实验研究训练的重要起点，是一系列科学实验训练的重要基础。

它重在培养学生的科学素养和基本的科学实验研究能力。掌握基本的实验测量方法、误差处理方法以及实验结果分析方法。

三、教学目标及其对毕业要求的支撑

（一）教学目标

本课程是对理科学生进行科学实验训练的一门必修课程，通过本课程的学习，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，培养学生熟练、扎实的实验基本知识、方法和技能，培养学生良好的科学素质，创新精神和实践能力，为今后的学习和工作奠定基础。

本课程分为课堂教学和实验教学两部分：

1．课堂教学

通过本课堂教学，使学生掌握基本的物理实验测量方法、误差处理方法、实验结果表示方法以及实验结果分析方法。为之后的物理实验打下良好的基础，能独立进行基本的物理实验测量研究。同时通过物理学发展史及与本课程的关系讲授实事求是的科学精神，独立自主的创新精神以及严谨、刻苦、坚毅攀登科学高峰的革命精神，将老一辈刻苦严谨不畏艰难的科学创新精神和爱国主义精神融入到本课程中。为后续物理学课程的学习打下坚实的理论基础和思想基础；将学习的目标提高到为祖国、为社会做贡献的崇高精神上来，以崇高的理想和满腔的热情克服科学道路上重重的困难。

2．实验教学

通过本实验教学环节，使学生掌握基本的力学、热学实验研究方法及测量技能，能规范熟练使用各种基本的测量仪器，能科学地处理数据和分析实验结果。为以后的实验研究和科学研究打下坚实的基础。

教学目标具体要求如下：

（1）提高学生的科学素养，培养学生精益求精的工匠精神，在学习专业知识的同时也让其思考社会责任感和时代使命感，培养有担当的时代精神。

（2）要求学生掌握基本力学测量仪器的使用方法及数据记录方法；

（3）要求学生掌握基本的力学热学实验设计方法及实验注意事项；

（4）要求学生掌握基本的实验误差处理方法及分析方法；

（5）要求学生能够根据已有的物理知识，会分析实验结果，总结物理规律，提高其实验中发现问题，分析问题，解决问题的能力。

（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵

四、教学内容

（一）教学内容结构关系图

（二）具体教学内容

1．绪论（4学时）

（1）教学内容

首先介绍本课程的教学任务、性质及学习方法，重点阐述本课的重要性。其次，学习物理实验测量得基本方法，实验数据记录方法，实验误差分类及处理方法。最后学习实验结果的处理及表示方法，为之后做实验打下坚实的理论基础。

（2）对毕业要求的支撑

本课内容对毕业设计指标点1、4、做了很好的准备。

（3）课程思政育人要素

结合实验误差与实际科学研究之间的关系，激发学生精益求精的科学精神；通过精巧的测量方法的讲解培养学生热爱科学研究、热爱创新的科学精神，为祖国做贡献；通过物理学发展史激发学生的爱国主义精神，只有认真学习科学知识才能为祖国做贡献，给学生将来的学习注入爱国情怀。

2．空气比热容比测定（4学时）

（1）教学内容

根据理想气体近似模型，用绝热膨胀法测定空气的比热容比，观测热力学过程中状态变化及基本物理规律，进一步认识和学习气体状态变化理想模型建立的方法。同时学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、2、4、10起到很好的支撑作用。

3．线性和非线性电学元件伏安特性测量（4学时）

（1）教学内容

首先，掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法；其次，学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法；最后加深理解欧姆定律，熟悉伏安特性曲线的绘制方法及线性元件和非线性元件的本质区别。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、10起到很好的支撑作用。

4．力学基本测量及弹性模量测定（4学时）

（1）教学内容

首先，了解常用力学基本测量仪器的性能，掌握其使用方法；其次，掌握拉伸法测定弹性模量的原理及光杠杆测量微小长度的原理，学习标尺望远镜的调节和使用方法；最后练习逐差法处理实验数据。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、2、4、10起到很好的支撑作用。

（3）课程思政育人要素

本实验讲解光杠杆放大法结合两弹一星等力学的科学故事，融入艰苦奋斗革命科学精神的教育。

5．液体表面张力的测定（4学时）

（1）教学内容

重点学习焦利氏秤测量微小力的原理和使用方法以及拉脱法测量液体表面张力的原理，通过这次实验，了解杂质对液体表面张力的影响。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、2、4、10起到很好的支撑作用。

（3）课程思政育人要素

结合表面张力在现代科学中的应用以及科技创新中的闪光点，激发学生的科学兴趣，为祖国培养创新型人才。

6.弦振动的研究(4学时)

（1）教学内容

首先，了解波在弦上的传播及驻波形成的条件，测量不同弦长和不同张力情况下的共振频率；其次，测量弦线的线密度；最后，测量弦振动时波的传播速度。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、10起到很好的支撑作用。

7.空气中的声速测定(4学时)

（1）教学内容

首先，了解压电陶瓷的工作原理及超声波振动的产生及谐振频率；其次，用共振干涉法、相位比较法和时差法测量声速，并加深对共振、振动合成、波的干涉等原理知识的理解；通过该实验掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、10起到很好的支撑作用。

（3）课程思政育人要素

空气中的声速教学工融入国防声呐系统的应用讲解。让学生了解声速测量科学技术与国防之间的关系，培养学生学习科学知识，为国防做贡献的意识。

8.开特摆测定重力加速度

（1）教学内容

学习凯特摆的实验设计思想和技巧，掌握一种比较精确的测量重力加速度的方法，同时学习毫秒计时器的使用方法及减小测量误差的方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、10起到很好的支撑作用。

（3）课程思政育人要素

凯特摆实验的历史故事让学生明白，科学的高峰需要坚持不懈，精益求精才能得到满意的实验结果，认真分析才能获得科学新发现。

9.转动惯量的测定

（1）教学内容

学习应用三线扭摆法测量刚体转动惯量的原理，研究刚体转动惯量与其质量、形状和转轴的关系，同时学习天平的使用方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、10起到很好的支撑作用。

10.固体线涨系数测定

（1）教学内容

学习光杠杆测量微小量的方法，通过该次实验了解固态线涨系数及其测量方法。最后练习使用逐差法处理实验数据。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、2、4、10起到很好的支撑作用。

11.气垫导轨上的直线运动

（1）教学内容

了解气垫导轨、光电计时器的工作原理及使用技巧。学会对气垫导轨和光电计时器进行调节和使用的方法。掌握应用气垫导轨测量物体速度和加速度的方法，最后通过实验数据进行直线拟合，学习直线拟合方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、2、4、10起到很好的支撑作用。

（3）课程思政育人要素

该实验的研究讲解可以引入我国高铁列车的发展情况，激发同学们的民族自豪感和爱国主义精神。

五、教学方法

该实验绪论课，以课堂形式完成，其他实验内容：首先，学生每次课前要求预习，完成预习报告，学习实验内容的基本原理及注意事项；正式实验内容前，老师用简短的语言强调实验内容的难点和注意事项；之后学生做实验，老师指导，解决学生难以克服的苦难。

六、考核及成绩评定

课程成绩由平时成绩（平时成绩包括预习、做实验表现、实验报告）、期终考试两个环节的成绩综合评定产生。各评价环节所占比例及对教学目标的支撑如下表所示。其中，期终考试采取闭卷形式，内容涉及课程的基本概念和基本方法，题型包括选择题、填空题、简答题、计算题、实验操作以及科学方法和科学精神等。

通过实验预习、随堂操作实验仪器、课后处理实验报告、期终考试等对学生物理专业核心知识、应用物理知识的能力，分析物理过程的能力，解决问题的能力，相互协作的能力，写作研究报告的能力等进行考核，即对毕业要求1、2、4、10的相关指标点的达成度进行评估

七、实验项目的设置及学时分配

理论教学：4学时，内容：实验数据处理；实验教学：131学时，实验项目见下表

序号	实 验 项 目名称	学时	实验类型	要求	适用专业
1	绪论-物理实验测量方法及数据处理	5	理论课	必修	应用物理学
2	空气比热容比测定	4	验证	必做	应用物理学
3	线性和非线性电学元件伏安特性测量	4	验证	必做	应用物理学
4	力学基本测量及弹性模量测定	4	验证	必做	应用物理学
5	液体表面张力的测定	4	验证	必做	应用物理学
6	弦振动的研究	4	验证	必做	应用物理学
7	空气中的声速测定	4	综合	必做	应用物理学
8	开特摆测定重力加速度	4	验证	必做	应用物理学
9	转动惯量测定	4	验证	必做	应用物理学
10	固体线涨系数测定	4	验证	必做	应用物理学
11	气垫导轨上的直线运动	4	验证	必做	应用物理学
12	动量守恒与简谐振动研究	3	验证	选做	应用物理学
13	单摆研究	3	验证	选做	应用物理学

八、教材及参考书

《大学物理实验教程》第二版主编：施卫 出版社：机械工业出版社

自编教材《普通物理实验 （上）》

九、执行大纲应注意的问题

1、自编教材由老师提供给学生电子版。

2、绪论课之后，由于实验仪器套数所限，做实验过程中，根据人数多少分组进行，每个学生做实验顺序，由老师安排。